Электрическая ёмкость конденсатора: что это, формула, единицы измерения

Ёмкостью называют свойство вещества вмещать в себя определённое количество энергии (электрической) либо материальных объектов, например, жидкости. Рассмотрим, что такое электроёмкость, что она характеризует, от чего зависит. Разберёмся, в каких единицах измеряется.

Электроёмкость в физике: что это такое

Эксперименты с распределением электрического заряда по поверхности токопроводящего материала показали, что его равномерность зависит от формы поверхности. Идеальная – шаровидная – в каждой её точке концентрируется одинаковый заряд. Наибольшая плотность заряда наблюдается на поверхности с наибольшей кривизной, на остриях проводников.  

Двухполюсный электрический компонент, способный накапливать и временно хранить электричество, называется конденсатором. Он представлен парой токопроводящих пластин – обкладок, которые расположены на малом расстоянии и разделены слоем диэлектрика. Металлические пластины накапливают одинаковый по значению заряд с противоположными знаками. 

Электрическая ёмкость (электроёмкость) конденсатора – это величина, показывающая отношение накопленного на любой обкладке электричества к разности потенциалов между ними.  В отличие от источников питания (батарей) элемент быстро накапливает и отдаёт заряд. После отключения питания – прекращения прохождения по нему электрического тока, накопитель долгое время сохраняет заряд, хоть он понемногу и истекает. На корпусах конденсаторов указывается их номинальная ёмкость, реальная зависит от ряда параметров. 

Применяется электрический накопитель, например, при подключении трёхфазных электродвигателей в однофазную сеть, для питания вспышки фотоаппарата от батареи, которая не способна в доли секунды передать ей нужное количество энергии. Обычно конденсатор блокирует прохождение постоянного тока – работает в сети с таким электротоком непродолжительное время. Переменный ток пропускает.

Применяемые на практике накопители электрической энергии имеют сложную конструкцию: множество проводящих и изолирующих слоёв либо ленты с ними. Часто сматываются в цилиндр, сворачиваются в виде параллелепипеда.

Электроёмкость конденсатора: формула, единица измерения

Электрическая ёмкость накопителя электричества вычисляется по формуле:

С = q/U, где:

• q – накопленный заряд;
• U – разница напряжения между проводниками.

Измеряется в Фарадах (Ф). 1 Ф – огромная ёмкость, которой способен обладать металлический шар размером с 12 Солнц; конденсатор размером с нашу планету способен накопить до 710 мкФ. Типичная ёмкость электрических накопителей измеряется в единицах от микро- до пикофарад. Существуют суперконденсаторы и ионисторы с ёмкостью до десятков фарад.

Для управления ёмкостью (увеличения) устройства уменьшают толщину диэлектрика, расстояние между обложками либо повышают площадь поверхности металлических пластин.